有机分子三阶非线性极化率研究进展

综述了有机分子三阶非线性极化率的计算方法和实验测量原理与技术。三阶非线性极化率的计算方法主要有求导法、态叠加法、耦合振子法。常用的非线性测量方法主要有四波混频法、三次谐波法、光克尔效应、Z-扫描法等。依据三能级模型探讨了有机分子的结构与三阶非线性极化率之间的构效关系。研究表明,优化分子结构,产生有效的离域电子共轭结构和高效分子内电荷转移,可以增大有机分子三阶非线性极化率。引用文献32篇。

AlGaN/GaN抛物量子点的尺寸相关三阶非线性极化率研究

在有效质量近似框架下,通过求解AlxGa1-xN/GaN自组织圆柱形量子点的薛定谔方程,计算了量子点中导带电子在两个正交方向:Z‖和Z⊥方向上产生的三阶非线性极化率.计算中,电子的运动受到自组织量子点的抛物型束缚势和内建压电场的影响.计算表明,量子点的三阶非线性极化率的数量级达到了10-14m2/V2.进一步在Z‖和Z⊥方向上,考察了三阶非线性极化率与两个方向上的抛物束缚势的频率ωp、ωz,量子点的高度L,半径R,Al的含量x之间的关系.

高斯脉冲光场下的三阶非线性极化率的研究

在三能级原子系统中从理论上建立三阶非线性光学极化率的微扰模型。利用逐级迭代方法求解密度矩阵元的运动方程,求得三能级系统三阶非线性光学极化率公式。在光场为高斯脉冲的情况下,研究了级联跃迁过程的非线性极化率与光场振幅,脉冲宽度之间的关系,三阶极化率反比于激光频谱宽度的三次方。激光频谱宽度越小,越有利于三阶极化率的产生,对于频率而言,能量更加集中。

非级联跃迁过程三阶非线性极化率的迭代法研究

为了从微观角度研究原子系统三阶非线性极化率在外界泵浦光场作用下的特性,建立了三能级原子系统三阶非线性极化率密度矩阵元运动方程,采用微扰理论进行迭代求解。对非级联跃迁过程,导出了三阶非对角密度矩阵元的一般解析表达式。对高斯脉冲的泵浦光场,导出了三阶非对角密度矩阵元的具体解析表达式,分析了三阶非线性极化率的特性。结果表明,非级联跃迁过程中,三阶非线性极化率包含三个三阶非对角矩阵元,出现许多新的频率成份,三阶极化率与入射泵浦光场振幅的三次方成正比,并与泵浦光场脉冲宽度有关。

量子盘中的三阶非线性光学极化率

利用密度矩阵方法讨论了量子盘中的三阶非线性光学极化率 ,导出了近共振条件下的三次谐波的解析表达式 ,并以GaAs量子盘为例进行了具体的计算。结果表明 ,GaAs量子盘中的三阶非线性光学极化率要比GaAs量子阱的大几十倍。而且 ,选取适当的参量 ,可在吸收系数相对较小的情况下获得较大的折射率。

花菁染料聚乙烯醇延伸膜的三阶非线性光学极化率的各向异性

采用飞秒共振简并四波混频技术,检测了花菁染料的聚乙烯醇延伸膜平行和垂直于延伸方向的三阶非线性光学极化率.结果表明:单向延伸的花菁染料的聚乙烯醇膜具有较高的三阶非线性光学极化率的各向异性.

玻璃光学碱度与三阶非线性光学极化率

介绍了玻璃光学碱度的概念,讨论了玻璃光学碱度与三阶非线性光学极化率之间的变化规律,分析了二元硼酸盐、硅酸盐、锗酸盐、碲酸盐、钛酸盐玻璃系统中光学碱度与三阶非线性光学极化率之间变化的定性趋势和定量方程,总结了玻璃光学碱度的本质及其影响,对进一步研究不同玻璃系统中光学碱度与三阶非线性光学极化率之间定量关系的趋势进行了展望。

离子注入对聚对苯乙炔衍生物三阶非线性光学极化率的影响

利用能量为25keV，剂量为3．8×10^15-9．6×10^16ions／cm^2的氮正离子（N^＋）对聚（2，5-二己氧基）对苯乙炔（PDHOPV）薄膜进行注入改性研究。紫外-可见吸收光谱显示，注入离子在PDHOPV薄膜内部引入杂质能级，破坏分子的共轭结构，随着注入剂量增加，吸收边逐渐向长波方向移动，且分子激发态和基态间的光学禁带宽度由2．07eV减小至1．65eV。采用简并四波混频（DFWM）技术研究了离子注入对PDHOPV薄膜三阶非线性光学极化率的性能。结果表明，未注入薄膜的三阶非线性光学极化率（X^（3））为9．61×10^-10esu，随着注入剂量增加，X^（3）逐渐增大，当注入剂量达到3．8×10^16ions／cm^2。时，X^（3）值增加到最大值为8.44×10^-9esu。

对人工合成金刚石的三阶非线性光学极化率的研究

金刚石是一种有着许多优异的物理、化学性质的宽禁带半导体材料,因而它被视作适宜制作光电子器件的材料。基于克尔效应理论,我们设计了一种简便易行的测量合成金刚石的三阶非线性光学极化率的方法。在实验中,我们搭建了横向电光调制系统,以人工合成的Ⅰ型金刚石为样品,测量出在光波长为650nm时合成金刚石单晶的三阶非线性光学极化率张量中的元素χ1212(2)=2.17×10-23m2V2。

内含C_(60)的环状卟啉锌双体超分子的结构、电子光谱及三阶非线性光学性质的理论研究

用半经验AM1和PM3方法研究了内含C60 的环状卟啉锌双体的稳定几何构型 .用ZINDO SOS方法对分子的电子光谱 ,三阶非线性极化率进行了计算 .该分子在不同的外场频率下 ,三阶非线性极化率为 48.2 3× 10 -3 4 ～ 65 .15× 10 -3 4 esu 。

可溶性聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔的合成及其导电和三阶非线性光学性能

通过双醚化反应、氯甲基化反应和在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应 ,制备出可溶性聚 (2 甲氧基 5 辛氧基 )对苯乙炔 (PMOCOPV)。利用红外光谱 (IR)、紫外 可见吸收光谱 (UV Vis)、核磁共振谱 (1HNMR)和凝胶渗透色谱 (GPC)对产物PMOCOPV的结构进行了表征。将I2 、Br2 、FeCl3 和H2 SO4作为掺杂剂 ,对PMOCOPV进行掺杂反应 ,得到了电导率分别为 4 7 2、2 1 6、32 5和 2 7S/cm的掺杂态PMOCOPV。采用简并四波混频 (DFWM )方法研究了PMOCOPV的三阶非线性光学性质。研究发现 ,PMOCOPV具有大的三阶非线性光学效应 ,在 5 32nm下的共振三阶非线性极化率和 10 6 4nm下的非共振三阶非线性极化率 χ(3 ) 分别为 6 8× 10 -10 esu和 1 2× 10 -11esu。

聚3-乙酰基吡咯的合成、表征及其三阶非线性光学效应研究

以吡咯为原料,通过4步反应合成了一种大π共轭高分子———聚3 乙酰基吡咯(PAPY)。利用1HNMR、FTIR和UV-Vis-NIR对反应中间产物及聚合物PAPY进行了结构表征。热重分析表明PAPY可耐330℃的高温。通过碘掺杂和w(H2SO4)=98%的浓硫酸掺杂处理,PAPY的电导率提高了3个数量级,分别为0 86和0 28S/cm。用721型分光光度计对PAPY在可见光区的透过率进行了测量,计算结果表明,PAPY的光学禁带宽度Eg=1 435eV,属窄能隙聚合物。采用标准后向简并四波混频(DFWM)系统对PAPY的三阶非线性光学效应进行了测量。结果表明,在532nm处PAPY的三阶非线性极化率为8 6×10-10esu。

一种可溶性聚对苯衍生物三阶非线性光学性能研究

为了研究聚对苯衍生物的三阶非线性光学性能,采用三氯化铁法合成了一种对称己氧基取代聚对苯衍生物(DHO PPP),该聚合物具有良好的溶解性和成膜性.在紫外吸收光谱上,DHO PPP的三氯甲烷溶液和薄膜在波长为532 nm处具有很小的线性吸收.采用标准后向简并四波混频系统在532 nm下对该聚合物的三氯甲烷稀溶液的三阶非线性光学效应进行了研究,发现三阶非线性极化率以及非线性折射率随溶液质量浓度的增加而线性增加,而二阶分子超极化率稳定在1 78×10-30 esu附近.当质量浓度达到5 g/L时,三阶非线性极化率为6 31×10-11 esu,非线性折射率达到1 65×10-9 esu.研究结果表明,DHO PPP具有良好的三阶非线性光学性能.

单羟基卟啉生色团聚合物三阶非线性特性研究

利用飞秒激光系统在 830nm波长处测量了一种含 5_对羟基苯基_10 ,15 ,2 0_三苯基卟啉 (HTPP)生色团聚合物HTPP_PGMA的三阶非线性光学特性 ,实验结果表明HTPP_PGMA具有较大的三阶非线性极化率 χ( 3) ≈ 2 8×10 - 1 1 esu。认为这是双光子激发的纯电子响应。

稠环芳烃有机物的三阶非线性光学性能研究

采用Nd :YAG皮秒锁模脉冲激光λ =5 32 0nm ,运用 3D前向简并四波混频 (DFWM)的方法 ,测量了稠环芳烃中的 1 2 5 6二苯并蒽 (C2 2 H14 ) ,1 2 8 9 二苯并五苯 (C3 0 H18)的三阶非线性极化率X(3 ) ,非线性折射系数n2 以及三阶非线性的时间响应。发现该类材料具有较大的非线性效应 ,文中分析了非线性形成机制以及相关的影响因素。

烷氧基取代聚对苯乙炔三阶非线性光学性能

通过双醚化反应、氯甲基化反应以及在强碱性条件下进行的脱氯化氢反应制备聚(2-甲氧基-5-丁氧基)对苯乙炔(PMOBOPV)、聚(2-甲氧基-5-己氧基)对苯乙炔(PMOHOPV)、聚(2,5-二丁氧基)对苯乙炔(PDBOPV)和聚(2,5-二己氧基)对苯乙炔(PDHOPV)等四种可溶性聚对苯乙炔(PPV)衍生物,通过紫外-可见吸收光谱对产物分子结构进行表征.结果显示,PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共轭π电子发生π→π*跃迁的吸收峰分别位于491nm、495nm、504nm和510nm处,相应的光学禁带宽度分别为2.23eV、2.18eV、2.12eV和2.07eV.利用简并四波混频技术测量PPV衍生物的三阶非线性光学性能,探讨了分子结构对PPV衍生物三阶非线性极化率(χ(3))的影响.研究发现,激发波长为532nm时,PMOBOPV、PMOHOPV、PDBOPV和PDHOPV的共振χ(3)值分别为3.45×10-10、5.13×10-10、7.15×10-10和9.61×10-10esu;激发波长为1064nm时,它们的非共振χ(3)值分别为1.09×10-11、1.42×10-11、1.62×10-11和2.14×10-11esu.

有机三阶非线性光学材料的研究进展

有机三阶非线性光学材料因其在光通信、光信息存储、光计算及全光开关等领域的潜在应用而引起广泛的重视.简要介绍了三阶非线性光学效应的基本理论和研究方法以及影响因素.综合评述了有机三阶非线性光学材料的研究现状与进展,展望了有机三阶非线性光学材料的研究趋势.

两种新型聚(3-丁酰基吡咯苯甲烯)的三阶非线性光学性能

通过3-丁酰基吡咯单体分别与对硝基苯甲醛和香草醛的缩聚反应,成功合成了两种新型可溶性聚吡咯甲烯衍生物——聚[(3-丁酰基吡咯-2,5-二)对硝基苯甲烯](PBPNBE)和聚[(3-丁酰基吡咯-2,5-二)(3-羟基-4-甲氧基)苯甲烯](PBPHM BE)。采用1H-NM R、FT-IR和UV-V is-N IR光谱对目标产物的分子结构进行了详细的表征。通过测试计算得到聚合物PBPNBE和PBPHM BE的光学禁带宽度分别为1.84 eV和1.48 eV。采用后向简并四波混频技术研究了聚合物薄膜的三阶非线性光学性能。结果表明,聚合物PBPNBE和PBPHM BE具有大的三阶非线性极化率,其值分别为2.10×1-0 8esu和8.65×10-8esu。

二到七环多苯稠合物的三阶非线性光学效应的理论研究

利用含组态相互作用的INDO-SDCI和态求和(SOS)方法,计算了二到七环的稠合多苯化合物的三种不同物理过程的频率相关的三阶非线性光学系数.讨论了不同光物理过程的色散行为及π电子离域程度对非线性光学效应的影响,同时给出计算简并四波混合(DFWM)的非线性光学系数的具体表达式.计算结果表明,三阶非线性光学系数随着环沿一维方向扩展而急剧增加,π-π*电荷转移对多苯稠合物的三阶非线性极化率起主要贡献.

三阶非线性光学材料甲基噁二唑聚炔合成研究

设计合成了一种含甲基噁二唑功能基的聚炔材料聚(2-对甲基苯基-5-对乙炔基苯基-1,3,4-噁二唑)。对制得的聚合物和单体进行FT-IR、^(1)H-NMR、紫外、荧光和热重(TGA)表征及Z扫描(Z-scan)技术评价,结果表明:聚(2-对甲基苯基-5-对乙炔基苯基-1,3,4-噁二唑)在失重5%时,热分解温度为389℃,较之单体(312℃)有较大提高,热性能较好;非线性吸收系数为-1.53×10^(-10)cm/W,非线性折射率为4×10^(-17)cm^2/W,三阶非线性极化率为3.00×10^(-11)esu,三阶非线性光学性能良好,与侧链烷氧基取代的噁二唑聚炔相比性能显著提高。